恒定电流 第二章 5 焦 耳 定 律 第二章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业 8 易错案例剖析 6 课堂知识构建7 学习目标定位 理解电功的概念 知道电功是指电场 力对自由电荷所做的功 理解电功的 公式 能进行有关的计算 理解电功率的概念和公式 能进行有 关的计算 知道电功率和热功率的区别和联系 能区分电功和电热 课堂情景切入 为什么电视机 电风扇通电时间长了会发热 电流产生的热量和哪些因素有关 知识自主梳理 电功 1 定义 电流在一段电路中所做的功等于这段电路两 端的电压U 通电时间t 三者的乘积 2 表达式 W qU 3 单位 国际单位为 符号为J 常用单位 为千瓦时 kWh 亦称为 度 1度 焦耳 电路中的电流I UIt 焦耳 3 6 106 4 物理意义 反映电能转化为其他形式能的多少 5 对电功的理解 从力的角度 电流做功的实质是 对电荷做功 从能的角度 电流做功是 转化为 其他形式能的过程 电功的大小量度着电能 的转化 它标志着电能转化为其他形式的能 电场力 电能 电功率 功 时间 UI 瓦特 4 物理意义 表示电流做功的 5 用电器的额定功率和实际功率 1 额定功率 用电器长期正常工作时的 也就是用电器加上额定电压 或 通以额定电流 时消耗的电功率 2 实际功率 用电器 时消耗的电 功率 为了保证用电器不被损坏 要求实际 功率不能大于其额定功率 快慢 最大功率 实际工作 1 焦耳定律 1 内容 电流通过导体产生的热量跟 的二次方成正比 跟导体的电阻 及通电时间成 2 表达式 Q 2 热功率 1 定义 单位时间内放出的热量 焦耳定律 电流 正比 I2Rt I2R 重点难点突破 用电炉烧水时 炉盘内的电炉丝被烧得通红 产生大量的热 而连接电炉的导线却不怎 么热 这是什么原因 答案 通电导线跟电炉丝是串联在一起的 通过它们的电流相等 而电炉丝的电阻比连 接电炉丝的导线电阻要大得多 由焦耳定律 Q I2Rt知在相等的时间内导线产生的热量比 电炉丝产生的热量要少得多 二 纯电阻电路和非纯电阻电路 1 两种电路的比较 特别提醒 不管是纯电阻电路还是非纯电阻电 路 计算电功时都可以用W UIt 功率都可 以用P UI 热量都可以用Q I2Rt 热功率都 可以用P I2R 若用变形式时 就要考虑是否 是纯电阻电路 福建师大附中2014 2015学年高二上学期期 末 如图所示 电动机M的线圈电阻为r 接 入电压恒为U的电源时 电动机正常工作 此时电动机通过的电流为I 消耗的电功率为 P 线圈电阻的发热功率为P热 输出的机械 功率为P出 则下列关系式正确的是 答案 D 考点题型设计 黑龙江哈尔滨一中2014 2015学年 高二上学期期中 额定电压都是110V 额定功率 PA 100W PB 40W的电灯两盏 若接在电压 是220V的电路上 使两盏电灯均能正常发光 且电路中消耗功率最小的电路是下图中的哪一 个 纯电阻电路中电功率的分析与计算 对于C电路 B灯与变阻器并联电阻可能等于 RA 所以可能UA UB 110V 两灯可以正常 发光 比较C D两个电路 由于C电路中变阻器功 率为 IA IB 110 而D电路中变阻器功率为 IA IB 110 所以C电路消耗电功率最小 答案 C 常德市一中2013 2014学年高二检测 把6个 相同电灯接成如图 甲 乙 所示两电路 调 节变阻器 两组电灯均能正常发光 设 甲 乙 两电路消耗的电功率分别为P1 P2 则 A P1 3P2 B P1 3P2 C P1 3P2 D 3P1 P2 答案 B 解析 设每个灯泡正常发光时 其电流为I 则图 甲 中总电流为3I 图 乙 总电流为I 所 以 P1 3IU P2 IU P1 3P2 故选B 如图所示为电动机提升重物的装置 电动机线圈的电阻为r 1 电动机两端电 压为5V 电路中的电流为1A 物体A重20N 忽 略一切摩擦 求 1 电动机线圈电阻消耗的热功率为多少 2 电动机输入功率和输出功率各是多少 3 10s内电动机可以把重物匀速提升多高 4 这台电动机的机械效率是多少 非纯电阻电路中功率的分析与计算 答案 1 1W 2 5W 4W 3 2m 4 80 江西九江一中2014 2015学年高二上学期 检测 如图所示 电阻R1 20 电动机绕线电 阻R2 10 当开关S断开时 电流表的示数是 I1 0 5A 当开关S合上后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表的示数I和电路消 耗的电功率P应是 A I 1 5A B I 1 5A C P 15W D PIR2 所以I2 1A 所以电流表的示数 I 1 5A 电路消耗的电功率P 15W 即B D 正确 小明家的窗式空调已用了多年 耗 电功率已不再是说明书上的数值了 他想测出 这台空调的耗电功率 于是他将家中的其他用 电器全部关闭 单独打开空调 观察他家的电 度表在2min内转了200转 且电度表中标有 3000r kW h的字母 你能帮他测出他家空调的 功率吗 探究 应用 答案 2000W 点评 要善于将所学的物理知识应用到日常 生活实际 学以致用 在长时间使用电烙铁的过程中 当暂时不使 用时 如果断开电源 电烙铁将会很快变凉 再次使用时温度不能及时达到要求 如果 不断开电源 烙铁头容易 烧死 且浪费电能 因此 实验室内常用的电路如图所示 其 中RL为白炽灯泡 R为电烙铁 暂时不用电烙 铁时 断开开关S 再次使用时闭合开关S 这样既能起到预热作用 又能保护电烙铁和 节省电能 试用你学过的电学知识说明其道 理 答案 暂时不用烙铁时 断开S RL与R串联 后接在电路中 整个电路电阻较大 电流很 小 消耗的电功率较小 同时又使R保持预热 状态 需用烙铁时 接通S 电烙铁在额定电 压下工作 很快升温 易错案例剖析 易错点 将非纯电阻电路与纯电阻电路混淆 导致错误 案例 电阻R和电动机M串联接到电路中 如 图所示 已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相 等 开关接通后 电动机正常工作 设电阻R 和电动机M两端的电压分别为U1和U2 经过 时间t 电流通过R做功为W1 产生的热量为 Q1 电流通过电动机做功为W2 产生的热量 为Q2 则有 A U1Q2 D W1 W2 Q1Q2 实际上电动机和电阻两端的电压并不 相等 欧姆定律不适用 D项 正确判断出U1 U2后 由W UIt得 W1 W2 由Q W得Q1IR U1 B错误 电流做的功W1 U1It W2 U2It 故W1 W2 C错误 产生的热量由 Q I2Rt可判断Q1 Q2 A正确 D错误 正确答案 A 课堂知识构建